Розрахунок гідроприводу

Завдання


Принципова схема об’ємного гідропривода поступального руху наведена на рисунку 1. Робоча рідина з бака Б подається насосом Н через розподільник Р у робочу порожнину циліндра Ц. Шток циліндра навантажений силою F.

Надлишок рідини, що нагнітається насосом відводиться в бак Б через клапан переливний КП. Для регулювання швидкості робочого органа встановлений дросель ДР. Відпрацьована рідина з порожнини гідроциліндра через розподільник Р і фільтр Ф зливається в бак Б.

За вибраним варіантом схеми гідропривода і заданими у табл.1 вихідними даними, а також взятим значенням робочого тиску, визначити розміри гідроциліндра і підібрати розподільник, дросель, гідроклапан, фільтр. Розрахувати втрати тиску в магістралях привода. Вибрати насос. Розрахувати потужність і к. к. д. гідропривода. Еквівалентну жорсткість ліній взяти ∆Е=0,06 мм, а механічний к. к. д. гідроциліндра ηМЦ=0,90.

Варіант 1: F=80 kH; VП=4,0 м/хв.


Розрахунок гідроприводу

Рисунок 1 – Принципова схема гідропривода

Зміст


Завдання

1.Розрахунок довжини гідроліній

2. Розрахунок і вибір параметрів гідроустаткування

2.1. Вибір робочої рідини

2.2. Вибір робочого тиску

2.3. Розрахунок розмірів гідроциліндра

2.4. Розрахунок необхідної витрати рідини

2.5. Вибір гідророзподільника

2.6. Вибір дроселя

2.7. Вибір фільтра

3. Гідравлічний розрахунок системи привода

3.1. Гідравлічний розрахунок трубопроводів

3.2. Визначення втрат тиску в гідросистемі

4 Вибір параметрів насоса і гідроклапана тиску

4.1. Вибір параметрів насоса

4.2. Вибір гідроклапана тиску

5. Розрахунок потужності і к. к.д. гідропривода

Список літератури


1.Розрахунок довжини гідроліній


Довжину напірної гідролінії (м) визначаємо за формулою:

lН=1,5+0,1N, (1.1)

де N – сума двох останніх цифр номера залікової книжки, N=2.

lН=1,5+0,1·2=1,7 (м).

Довжина зливної лінії дорівнює:

lЗЛ=1,15· lН (1.2)

lЗЛ=1,15·1,7=1,96 (м).

Довжина всмоктувальної лінії:

lВС=0,2· lН (1.3)

lВС=0,2·1,7=0,34 (м).

2. Розрахунок і вибір параметрів гідроустаткування


2.1. Вибір робочої рідини


Вибір робочої рідини виконуємо залежно від температурних умов, режиму роботи гідропривода і його робочого тиску.

Нормальна температура робочої рідини складає 50-60єС. Робочу рідину вибираємо за даними маблиці додатку А [1].

Вибираємо масло індустріальне 30, густина ρ=890 кг/м3; кінематична в’язкість ν=28·10-2 м2/с.


2.2. Вибір робочого тиску


Значення робочого тиску (МПа) вибираємо з ряду нормативних, установлених ГОСТ 12445-80 даних [2].

Для умов роботи заданого гідропривода вибираємо робочий тиск

Р=6,3 МПа.


2.3. Розрахунок розмірів гідроциліндра


Площу поршня гідроциліндра визначаємо за вибраним тиском і розрахунковим навантаженням із співвідношення

Розрахунок гідроприводу (2.1)

де Se – ефективна площа поршня гідроциліндра, м;

F – зусилля на штоку, Н;

Р – робочий тиск, Па;

Розрахунок гідроприводу – механічний к. к. д. гідроциліндра;

Розрахунок гідроприводу – гідравлічний к. к. д. гідроапаратури, який визначає втрати тиску в трубопроводах і гідроапаратурі, що входить до складу привода.

Попередньо можна взяти Розрахунок гідроприводу=0,85.

Розрахунок гідроприводу

За отриманою ефективною площею поршня гідроциліндра визначаємо діаметр поршня:

Розрахунок гідроприводу (2.2)

де α – відношення діаметра штока до діаметра поршня (α=d/D).

Оскільки Р<10 МПа, α=0,7.

Розрахунок гідроприводу

Одержане значення діаметра поршня округлюємо згідно з ГОСТ 12447-80 відповідно до ряду розмірів діаметрів [2].

Приймаємо D=200 мм.

Діаметр штока визначаємо із співвідношення:

d=α·D, (2.3)

d=0,7·200=140 (мм).

Значення d=140 мм є нормативним, тому ми його таким і залишаємо.

За вибраними стандартними значеннями діаметрів поршня D і штока d уточнюємо ефективні площі напірної Sе і зливної Sезл порожнин гідроциліндра.

Розрахунок гідроприводу (2.4)

Розрахунок гідроприводу


2.4. Розрахунок необхідної витрати рідини


Необхідну витрату рідини Qном (м3/с), що надходить у гідроциліндр, знаходимо за формулою

Qном=Vп∙Sе, (2.5)

де Vп – швидкість руху поршня, м/с;

Sе – ефективна площа поршня гідроциліндра, м2.

Qном=0,0667∙0,016014=0,00107(м3/с) =64,2(л/хв).

Необхідна подача насоса буде дорівнювати

Qн=k∙Qном, (2.6)

де k=1,10.

Qн=1,10∙0,00107=0,001177(м3/с) =70,62(л/хв).


2.5. Вибір гідророзподільника


Тип і марку гідророзподільника вибираємо за робочим тиском Р=6,3МПа і максимальною витратою через розподільник Qр=Qзл= =Qном=64,2л/хв [2, с.78, табл.4.4.].

Вибираємо розподільник марки Р(Рн) 323, схема 34 з параметрами:

Розрахунок гідроприводу


2.6. Вибір дроселя


Типорозмір дроселя вибираємо за робочим тиском Р=6,3МПа і витратою через дросель Qдр= Qном=64,2л/хв [2, с.146, табл.5.13].

Вибираємо дросель марки МПГ55-14 з параметрами:

Розрахунок гідроприводу

2.7. Вибір фільтра


Фільтр і його типорозмір вибираємо за витратою робочої рідини в зливній гідролінії і необхідною для даного гідропривода тонкістю фільтрації.

Тонкість фільтрації визначаємо залежно від типу привода [2, с.296, табл.8.2]:

Номінальна тонкість фільтрації 40 мкм.

Вибір фільтра [2, с.300, табл.8.6]:

Qф= Qзл=64,2л/хв.

Вибираємо фільтр Розрахунок гідроприводу.

Розрахунок гідроприводу


3. Гідравлічний розрахунок системи привода


3.1. Гідравлічний розрахунок трубопроводів


Розрахунок трубопроводів полягає у визначенні їх діаметрів. Розрахунок виконуємо по ділянках: всмоктувальній (бак-насос), напірній (насос-гідроциліндр.), зливній (гідроциліндр-бак), виділених у гідравлічній схемі. Діаметри трубопроводів визначаємо, виходячи із забезпечення допустимої швидкості течії Vдоп, м/с, рідини.

Отримані діаметри округлюємо до значення, яке рекомендоване ГОСТ 6540-68.

Приймаємо значення допустимих швидкостей на всмоктувальній лінії – 1 м/с, на напірній – 4 м/с, на зливній – 1,6 м/с.

З урахуванням допустимих швидкостей за відомою витратою визначаємо діаметри трубопроводів d, м:

Розрахунок гідроприводу (3.1)

де Q – витрата рідини на даній ділянці гідромережі, м3/с.

Для всмоктувальної гідролінії Qвс= Qн=0,001177(м3/с).

Розрахунок гідроприводу

Приймаємо dвс=40 мм зі стандартного ряду.

Для напірної гідролінії

Розрахунок гідроприводу (3.2)

де Se – ефективна площа поршня в напірній порожнині гідроциліндра, м2;

Vп – швидкість руху поршня, м/с.

Розрахунок гідроприводу

Розрахунок гідроприводу

Приймаємо dнап=20 мм зі стандартного ряду.

Для зливної гідролінії

Розрахунок гідроприводу (3.3)

де Se зл – ефективна площа поршня в зливній порожнині гідроциліндра, м2;

Vп – швидкість руху поршня, м/с.

Розрахунок гідроприводу

Розрахунок гідроприводу

Приймаємо dзл=32 мм зі стандартного ряду.

Після вибору стандартних діаметрів трубопроводів визначаємо фактичні швидкості в гідролініях.

Фактичну швидкість при робочій подачі в всмоктувальній гідролінії визначаємо за формулою

Розрахунок гідроприводу (3.4)

Розрахунок гідроприводу

Фактична швидкість у напірній гідролінії складає

Розрахунок гідроприводу (3.5)

Розрахунок гідроприводу

Фактична швидкість у зливній гідролінії дорівнює

Розрахунок гідроприводу (3.6)

Розрахунок гідроприводу


3.2. Визначення втрат тиску в гідросистемі


Втрати тиску визначаємо на всмоктувальній, напірній і зливній гідролініях. Величина втрат на кожній ділянці визначається за формулою

Розрахунок гідроприводу (3.7)

де Розрахунок гідроприводу – втрати на тертя по довжині трубопроводу;

Розрахунок гідроприводу – втрати в місцевих опорах;

Розрахунок гідроприводу– втрати в гідроапаратах.

Втрати тиску Розрахунок гідроприводу(Па) на тертя по довжині трубопроводу обчислюють за формулою Дарсі-Вейсбаха

Розрахунок гідроприводуРозрахунок гідроприводу (3.8)

де ρ – густина рідини, кг/м3;

λ – коефіцієнт гідравлічного тертя по довжині;

l,d – довжина і діаметр трубопроводу, м;

Vф – середня швидкість течії рідини, м/с.

Коефіцієнт гідравлічного тертя (коефіцієнт Дарсі) визначаємо, виходячи з режиму руху рідини і відносної шорсткості труби ΔЕ/d, де ΔЕ – еквівалентна шорсткість (∆Е=0,06 мм).

Режим руху рідини визначають за числом Рейнольдса

Розрахунок гідроприводу (3.9)

де V – фактична швидкість у всмоктувальному, напірному чи зливному трубопроводі, м/с;

d – діаметр трубопроводу, м;

Розрахунок гідроприводу– кінематичний коефіцієнт в’язкості, м2/с.

Розрахунок Re для ділянок трубопроводу:

для всмоктувальної гідролінії

Розрахунок гідроприводу - режим ламінарний;

для напірної гідролінії

Розрахунок гідроприводу - режим турбулентний;

для всмоктувальної гідролінії

Розрахунок гідроприводу - режим ламінарний.

Якщо рух ламінарний, коефіцієнт гідравлічного тертя визначаємо за формулою

Розрахунок гідроприводу (3.10)

Для труб промислового виготовлення з природною шорсткістю для будь-якої області опору можна скористатися формулою Альтшуля

Розрахунок гідроприводу (3.11)

Коефіцієнт Дарсі на ділянках трубопроводу:

у всмоктувальній гідролінії:

Розрахунок гідроприводу

у зливній:

Розрахунок гідроприводу

у напірній:

Розрахунок гідроприводу

Втрати тиску Розрахунок гідроприводу(Па) на тертя по довжині трубопроводу:

Розрахунок гідроприводу; (3.12)

на всмоктувальній лінії:

Розрахунок гідроприводу; (3.13)

Розрахунок гідроприводу;

на напірній лінії:

Розрахунок гідроприводу; (3.14)

Розрахунок гідроприводу;

на зливній лінії:

Розрахунок гідроприводу; (3.15)

Розрахунок гідроприводу.

Загальні втрати тиску на тертя по довжині трубопроводу:

Розрахунок гідроприводу

Місцеві гідравлічні втрати ΔРМ(Па) визначаємо за формулою Вейсбаха

Розрахунок гідроприводу (3.16)

де ζ – коефіцієнт місцевого опору;

V – середня швидкість у місці перерізу з місцевим опором, м/с;

ρ – щільність рідини, кг/м3.

Місцеві гідравлічні втрати ΔРМ(Па):

Розрахунок гідроприводу. (3.17)

на всмоктувальній лінії:

Розрахунок гідроприводу (3.18)

Розрахунок гідроприводу

на напірній лінії:

Розрахунок гідроприводу (3. 19)

Розрахунок гідроприводу

на зливній лінії:

Розрахунок гідроприводу (3. 20)

Розрахунок гідроприводу

Загальні втрати тиску на тертя по довжині трубопроводу:

Розрахунок гідроприводу

Втрати в гідроапаратурі:

Розрахунок гідроприводу (3.21)

Розрахунок гідроприводу (3.22)

втрати у дроселі:

Розрахунок гідроприводу

Розрахунок гідроприводу

втрати у розподільнику на зливній лінії:

Розрахунок гідроприводу (3.23)

Розрахунок гідроприводу

втрати у розподільнику на напірній лінії:

Розрахунок гідроприводу (3.24)

Розрахунок гідроприводу

втрати у фільтрі:

Розрахунок гідроприводу (3.25)

Розрахунок гідроприводу

Загальні втрати тиску в гідроапаратурі:

Розрахунок гідроприводу

Знаходимо сумарні втрати тиску у всмоктувальній, напірній та зливній гідролініях (підставляємо отримані дані у формулу 3.7):

Розрахунок гідроприводу

Сумарні втрати тиску не повинні перевищувати 20% тиску, що розвивається насосом. Перевіримо це:

6,3∙0,2=1,26(МПа).

Оскільки сумарні втрати тиску не перевищують допустимі насосом (0,34 МПа <1,26 МПа), то умова виконується.

4. Вибір параметрів насоса і гідроклапана тиску


4.1. Вибір параметрів насоса


Необхідний тиск насоса РН обчислюють за рівнянням

Розрахунок гідроприводу (4.1)

де Розрахунок гідроприводу - сумарні втрати тиску в гідролініях, Па;

F – зусилля на штоку гідро циліндра, Н;

Se – ефективна площа поршня, м2;

ηМЦ – механічний к. к. д. циліндра.

Розрахунок гідроприводу

Тип насоса вибираємо відповідно до значень необхідної подачі QH=70,62 л/хв і розрахункового тиску РН=5,9 МПа у літературі [2, с.18, табл.2.1; с.30, табл.2.5; с.34, табл.2.7; с.38, табл.2.9].

Вибираємо насос пластинчатий нерегулюємий Г12-24М ГОСТ 13167-82 (Робочий об’єм 80 см3, номінальна подача 70 л/хв=0,001167 м3/с, к. к. д. при номінальному режимі роботи 0,82; тиск на виході з насосу: 6,3 МПа, граничний 7 МПа).


4.2. Вибір гідроклапана тиску


Гідроклапан тиску вибираємо за значеннями необхідного тиску насоса РН=5,9 МПа і подачі вибраного насоса QH=70,62 л/хв [2, с.124, табл.5.3].

Вибрали гідроклапан Г54-34М

Витрата масла: номінальна 125 л/хв;

максимальна 160 л/хв;

мінімальна 3 л/хв.

Тиск налаштунку (МПа): номінальний 1; 2,5; 6,3; 10 або 20;

максимальна 1,2; 2,8; 7; 11,2 або 23;

мінімальна 0,3; 0,4; 0,6; 1,2 або 4.

5. Розрахунок потужності і к. к.д. гідропривода


Ефективну (корисну) потужність NП, Вт, гідроциліндра визначаємо за формулою

Розрахунок гідроприводу (5.1)

де F – зусилля на поршні, Н;

VП – швидкість поршня гідро циліндра, м/с.

Розрахунок гідроприводу

Повна потужність N, Вт, гідропривода дорівнює потужності, спожитої насосом:

Розрахунок гідроприводу (5.2)

деРозрахунок гідроприводу – розрахований тиск насоса, Па;

Розрахунок гідроприводу – подача вибраного насоса, м3/с;

Розрахунок гідроприводу – повний к. к. д. вибраного насоса.

Розрахунок гідроприводу

Повний к. к. д. гідропривода

Розрахунок гідроприводу (5.3)

Розрахунок гідроприводу

Розрахунок гідроприводу


Список літератури


Герман В.Ф., Кулі ніч П.Г. Методичні вказівки до курсової роботи з курсу «Гідравліка та гідропневмоприводи», СумГУ, 2002.

Свешников В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы. – М.: Машиностроение, 1988. – 512 с.

Вильнер Я.М., Ковалёв Я.Г., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. – Минск: Высшэйш. шк., 1976. – 410 с.

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: